Belediye çamurunun susuzlaştırılmasında dekantör santrifüjü ile vidalı pres performansının kapsamlı karşılaştırması

Çamur susuzlaştırma teknolojileri

Dekantör santrifüjleri, parçacıkların çökmesini, kekin sıkışmasını ve separasyonunu hızlandırmak için merkezkaç kuvvetlerinden yararlanır; bu sayede genellikle yüksek katı madde geri kazanımı ve yüksek işleme kapasitesinde kuru kek elde edilir. Vidalı presler, susuzlaştırma eleği veya diski aracılığıyla kademeli mekanik sıkıştırmaya dayanır ve genellikle nispeten basit tasarımları ve düşük elektrik gücü gereksinimleri ile tanınırlar.

Bu teknolojiler arasında seçim yapmak, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli işlem performans kriterleri arasında bir denge kurmayı gerektirir:

• kek katı madde konsantrasyonu
• katı madde geri kazanımı
• polimer tüketimi
• enerji ihtiyacı
• sıvı çıkışı (sentrat) kalitesi
• işletme maliyetleri
• bakım gereksinimleri

Bu ödünleşimleri gerçek çalışma koşulları altında değerlendirmek amacıyla, çamur susuzlaştırma teknolojileri konusunda uzmanlaşmış Alfa Laval Kıdemli Mühendisi Tim Mikkelsen, İskandinav bölgesindeki belediye atık su arıtma tesislerinde dekanter dekantörler ile vidalı presler arasında tam ölçekli bir karşılaştırmalı araştırma yürütmüştür. Bu vaka çalışması, yaklaşık 12.000 nüfus eşdeğeri (PE) hizmet veren Finlandiya’daki bir belediye atık su arıtma tesisine kurulan bir dekantör santrifüj ile hareketli diskli vidalı pres arasındaki yan yana karşılaştırmanın sonuçlarını sunmaktadır.

Dekantör santrifüj ve vidalı pres susuzlaştırma teknolojilerinin karşılaştırmalı performansı

Her iki sistem de aynı besleme çamuru kullanılarak benzer tam ölçekli koşullar altında çalıştırıldı. Performans, Tablo 1’de özetlendiği üzere temel işletme ve susuzlaştırma performans göstergeleri temelinde değerlendirildi.

Vidalı pres, %97,8’lik katı madde geri kazanımıyla ortalama %18,1’lik kek katı madde konsantrasyonu sağlamıştır. Nispeten düşük tambur hızı ve yüksek diferansiyel hız (düşük tork) ile karakterize edilen muhafazakar çalışma koşulları altında, dekantör santrifüj, 300 mg/L’den az askıda katı madde içeren sıvı çıkışı (sentrat) üretirken %20,0’lik kek katı madde konsantrasyonu ve %99,5’lik katı madde geri kazanımı elde etmiştir. Çalışma parametrelerinin optimizasyonunun ardından, dekantör, benzer bir katı madde geri kazanım oranını korurken %22,7 kek katı madde konsantrasyonu elde etti; bu, vidalı pres ile karşılaştırıldığında kek kuruluğunda %4,5'in üzerinde bir iyileşme anlamına gelmektedir.

Susuzlaştırma teknolojilerini değerlendirirken, sadece kek kuruluğu ve enerji tüketiminin ötesine bakmak önemlidir. Bu 360 karşılaştırmasında, dekantor, günde sekiz saatlik bir çalışma programında, vidalı presle karşılaştırıldığında polimer ihtiyacını yaklaşık %60 oranında azaltırken ve yıkama suyu tüketimini 3,2 kat düşürürken, daha iyi bir susuzlaştırma performansı sergilemiştir. Alfa Laval’da Kıdemli Mühendis olarak görev yapan Tim Mikkelsen, “Sürekli çalışan tesisler için bu farklar daha da belirgin hale gelir” diyor.

Bu performans faktörlerinin göreceli önemi, tesise özgü ekonomik etkenlere bağlıdır. Bu vaka çalışmasında, susuzlaştırılmış çamur, anaerobik çürütme işlemi için merkezi bir biyogaz tesisine taşınmaktadır; bu da, çamur bertaraf maliyetlerinin taşınan çamur kütlesiyle doğrudan ilişkili olduğu tesislerde olduğundan daha az ekonomik öneme sahip olduğu anlamına gelmektedir.

Benzer şekilde, sıvı çıkışı (sentrat) kalitesinin iyileştirilmesiyle ilişkili potansiyel faydalar şu anda tesisin işletme maliyeti değerlendirmesine dahil edilmemektedir. Vidalı presle karşılaştırıldığında, dekantör, askıda katı madde, BOD ve amonyak (NH₄-N) konsantrasyonları daha düşük olan sıvı çıkışı üretmiş ve böylece biyolojik arıtma işlemine geri gönderilen geri dönüşüm yükünü azaltmıştır. Daha düşük geri dönüş yükleri, havalandırma ve besin maddesi giderimi ihtiyacını azaltarak, aktif çamur işlemi üzerindeki yükü hafifletir. Finlandiya’daki tesiste vidalı pres süzüntüsü ile dekantörün sıvı çıkışı (sentrat) arasında ölçülen farklara dayanarak, buna bağlı olarak elde edilen sonraki arıtma maliyet tasarrufunun, arıtılan her m³ çamur başına yaklaşık 0,26 € olduğu tahmin edilmektedir.

Ayrıca, ekipmanın daha küçük kapladığı alanla ilişkili potansiyel işletme avantajları ekonomik değerlendirmeye dahil edilmemiştir. Dekantör tesisi yaklaşık 5 m² yer kaplarken, vidalı pres için bu rakam 7,5 m²’dir; buna karşılık, birim alan başına arıtma kapasitesi de vidalı prese kıyasla iki katından fazladır (sırasıyla 2,4 m³/saat/m² ve 1,06 m³/saat/m²). Daha az yer kaplaması, yeni veya modernize edilen tesisler için alan gereksinimlerini azaltarak çevresel ve altyapı açısından da faydalar sağlayabilir.

Sonuç olarak, vidalı presler daha düşük sermaye maliyeti, daha düşük doğrudan enerji tüketimi ve işletim kolaylığı açısından avantajlar sunmaktadır. Ancak bu çalışma, bu avantajların daha düşük susuzlaştırma performansı nedeniyle gölgede kalabileceğini ve bunun da daha yüksek polimer tüketimi, artan geri dönüşüm yükleri ve ek son aşama arıtma maliyetlerine yol açabileceğini göstermektedir. Dolayısıyla, susuzlaştırma teknolojisinin seçimini yalnızca yatırım maliyeti ve enerji tüketimine dayandırmak, önemli işletme maliyetlerini ve işlem avantajlarını göz ardı etmeye neden olabilir.